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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE102006049616 B4
Publication typeGrant
Application numberDE200610049616
Publication date5 Aug 2010
Filing date20 Oct 2006
Priority date20 Oct 2006
Also published asDE102006049616A1
Publication number0610049616, 200610049616, DE 102006049616 B4, DE 102006049616B4, DE 2006/10049616 B4, DE-B4-102006049616, DE0610049616, DE102006049616 B4, DE102006049616B4, DE2006/10049616B4, DE200610049616
InventorsJan Dr.-Ing. Delfs
ApplicantDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Anordnung eines Aerodynamischen Bauteils mit einer geschlitzten Hinter- oder Seitenkante in einer Strömung Arrangement of an aerodynamic component with a slotted rear or side edge in a flow translated from German
DE 102006049616 B4
Abstract  translated from German
Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung, wobei das Bauteil eine in einer Überströmungsrichtung turbulent überströmte Kante aufweist, an der zwei Hauptflächen des Bauteils aneinander stoßen und die Strömung teilen oder zwei getrennte Teilströme zu der Strömung zusammenführen, wobei das Bauteil im Bereich der Kante mit Schlitzen versehen ist, die in der Überströmungsrichtung der Kante parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei eine Schlitzlänge der Schlitze zwischen 1 und 10 cm beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (3) von der einen Hauptfläche (4) bis auf die andere Hauptfläche (5) mit in der Überströmungsrichtung (U) und über der jeweiligen Schlitzhöhe des Schlitzes (3) zwischen den beiden Hauptflächen (4, 5) konstanter Schlitzweite (s) zwischen 0,05 mm und 0,5 mm durchlaufen und dass ein Schlitzabstand (a) der Schlitze (3) untereinander nicht größer als das 10-fache der Schlitzweite (s) der Schlitze (3) ist. Arrangement of an aerodynamic structure in a flow, wherein the component comprises one in a crossflow direction turbulent overflowed edge where the two main surfaces of the component abut each other and share the flow or merge two separate sub-streams to the flow, the component in the region of the edge with slots is provided, which are aligned in the overflow direction of the edge parallel to each other, and wherein a slot length of the slots 1 to 10 cm, characterized in that the slots (3) from the one major surface (4) to the other major surface (5 ) run with the overflow direction (U) and the respective slot height of the slot (3) between the two main faces (4, 5) of constant slot width (s) is between 0.05 mm and 0.5 mm and that a slot distance (a) the slots (3) to one another is not greater than 10 times the slot width (s) of the slots (3).
Claims(6)  translated from German
  1. Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung, wobei das Bauteil eine in einer Überströmungsrichtung turbulent überströmte Kante aufweist, an der zwei Hauptflächen des Bauteils aneinander stoßen und die Strömung teilen oder zwei getrennte Teilströme zu der Strömung zusammenführen, wobei das Bauteil im Bereich der Kante mit Schlitzen versehen ist, die in der Überströmungsrichtung der Kante parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei eine Schlitzlänge der Schlitze zwischen 1 und 10 cm beträgt, dadurch gekennzeichnet , dass die Schlitze ( Arrangement of an aerodynamic structure in a flow, wherein the component comprises one in a crossflow direction turbulent overflowed edge where the two main surfaces of the component abut each other and share the flow or merge two separate sub-streams to the flow, the component in the region of the edge with slots is provided, which are aligned in the direction of the overflow edge parallel to each other, and wherein a slot length of the slots 1 to 10 cm, characterized in that the slots ( 3 3 ) von der einen Hauptfläche ( ) From the one major surface ( 4 4 ) bis auf die andere Hauptfläche ( ) To the other major surface ( 5 5 ) mit in der Überströmungsrichtung (U) und über der jeweiligen Schlitzhöhe des Schlitzes ( ) With the overflow direction (U) and the respective slot height of the slot ( 3 3 ) zwischen den beiden Hauptflächen ( ) Between the two main surfaces ( 4 4 , . 5 5 ) konstanter Schlitzweite (s) zwischen 0,05 mm und 0,5 mm durchlaufen und dass ein Schlitzabstand (a) der Schlitze ( ) Of constant slot width (s) pass through between 0.05 mm and 0.5 mm and that a slot distance (a) of the slots ( 3 3 ) untereinander nicht größer als das 10-fache der Schlitzweite (s) der Schlitze ( ) With one another is not greater than 10 times the slot width (s) of the slots ( 3 3 ) ist. ) Is.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze ( Arrangement according to claim 1, characterized in that the slots ( 3 3 ) an der Kante ( ) At the edge ( 1 1 , . 6 6 , . 7 7 ) offen auslaufen. ) Open expire.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze ( Arrangement according to claim 1, characterized in that the slots ( 3 3 ) an der Kante ( ) At the edge ( 1 1 , . 6 6 , . 7 7 ) geschlossen auslaufen. ) Closed leak.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen von den Schlitzen ( Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that an angle between the slits ( 3 3 ) definierten Schlitzebenen und den Hauptflächen ( ) Slot defined levels and the major surfaces ( 4 4 , . 5 5 ) mindestens 45° und höchstens 135° beträgt. ) Of at least 45 ° and at most 135 °.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitzabstand (a) der Schlitze ( Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slot distance (a) of the slots ( 3 3 ) untereinander nicht größer als das 5-fache der Schlitzweite (s) der Schlitze ( ) With one another is not greater than 5 times the slot width (s) of the slots ( 3 3 ) ist. ) Is.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schlitzlänge (l) der Schlitze ( Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that a slit length (L) of the slots ( 3 3 ) größer als eine Korrelationslänge von Turbulenzen in Richtung der Überströmung der Kante ( ) Is greater than a correlation length of turbulence in the direction of the flow over the edge ( 1 1 , . 6 6 , . 7 7 ) ist. ) Is.
Description  translated from German
  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung, die die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist und in der eine Kante, an der zwei Hauptfläche des Bauteils aneinander stoßen und die Strömung teilen oder zwei getrennte Teilströme zu der Strömung zusammenführen, turbulent überströmt wird. The invention relates to an arrangement of an aerodynamic structure in a flow having the features of the preamble of the independent claim 1 and in the merge an edge on the two main surface of the component abut each other and share the flow or two separate sub-streams to the flow , and is exposed to turbulent.
  • [0002] [0002]
    Bei der turbulent überströmten Kante handelt es sich insbesondere um eine Hinter- oder Abströmkante des aerodynamischen Bauteils; In the turbulent flow edge is in particular a rear or trailing edge of the aerodynamic structure; es kann sich aber auch um eine turbulent überströmte Seiten- oder sogar eine turbulent überströmte Vorder- oder Zuströmkante des Bauteils handeln. but it can also be a turbulent overflowed side or even a turbulent overflowed front or Zuströmkante of the component.
  • [0003] [0003]
    An der Kante stoßen zwei Hauptflächen des Bauteils aneinander. At the edge encounter two main surfaces of the component together. Bei diesen Hauptflächen handelt es sich in der Regel um eine Überdruckseite und eine Unterdruckseite des Bauteils. In these main faces is in generally a pressure side and a vacuum side of the component. Die vorliegende Erfindung ist aber auch dann anwendbar, wenn keine Druckunterschiede vorliegen. However, the present invention is also applicable when no pressure differences exist.
  • [0004] [0004]
    Konkret geht es bei der vorliegenden Erfindung um die Minderung der Schallabstrahlung von aerodynamischen Bauteilen, bei denen Kanten turbulent überströmt werden. Specifically, it is in the present invention to reduce the sound radiation of aerodynamic components where edges are turbulent flow. Unter einer Kante eines aerodynamischen Bauteils wird ein knickartiges Geometrieelement an dem umströmten aerodynamischen Bauteil verstanden, das scharfkantig, stumpf oder abgerundet sein kann und an dem zwei Hauptflächen des Bauteils derart aneinander stoßen, dass eine Strömung geteilt oder zwei getrennte Teilströme zu einer Strömung zusammengeführt werden. Under an edge of an aerodynamic structure is a kink-like geometry element on the flow around aerodynamic component understood, which can be sharp, blunt or rounded and the two main surfaces of the component abut one another such that a flow split or two separate sub-streams are merged into a flow.
  • STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
  • [0005] [0005]
    Der von turbulent überströmten Hinterkanten aerodynamisch erzeugte Schall stellt einen ganz wesentlichen Anteil der Schallabstrahlung von umströmten aerodynamischen Bauteilen dar. Diese Hinterkantengeräusche produzieren dominante Lärmanteile etwa bei Hochauftriebsklappen an Flugzeugtragflügeln, Lüfterblättern, Windkraftanlagen usw. Die physikalischen Zusammenhänge bei der Entstehung von Hinterkantengeräuschen sind erstmals von Ffowcs-Williams, JE; The sound aerodynamically generated by turbulent flow trailing edge represents a major proportion of the sound radiation of streamlined aerodynamic components. These trailing edge noise produce dominant noise proportions as in the high-lift flaps on aircraft wings, fan blades, wind turbines, etc. The physical relationships in the formation of trailing edge noise are first of Ffowcs- Williams, JE; Hall, LH: ”Aerodynamic sound generation by turbulent flow in the vicinity of a scattering half plane”, J. Fluid Mech. (1970); Hall, LH: "Aerodynamic sound generation by turbulent flow in the vicinity of a scattering half-plane", J. Fluid Mech (1970). vol. vol. 40, part 4, S. 657–670 theoretisch beschrieben worden. 40, part 4, p 657-670 have been described theoretically. Die Intensität des an der Hinterkante entstehenden Schalls ist danach einerseits abhängig von der Intensität der turbulenten Geschwindigkeitsschwankung in der unmittelbaren Nähe der Hinterkante. The intensity of the resulting sound at the trailing edge is then on the one hand dependent on the intensity of the turbulent velocity fluctuations in the vicinity of the trailing edge. Andererseits bestimmt auch die Ausgestaltung der Hinterkante selbst den Grad der Umsetzung von turbulenten Geschwindigkeitsschwankungen in Schall. On the other hand, the design of the rear edge itself determines the degree of implementation of turbulent velocity fluctuations in sound.
  • [0006] [0006]
    In der In the EP 1 314 642 B1 EP 1314642 B1 ist offenbart, dass durch eine an der Hinterkante angebrachte Bürstenreihe eine erhebliche Lärmminderung erreicht werden kann, wenn die einzelnen Borsten der Bürstenreihe entlang der Hauptströmung ausgerichtet sind und nach stromab von der Hinterkante weisen. disclosed that a significant noise reduction can be achieved by a mounted at the rear edge brush row when the individual bristles of the brush row are aligned along the main flow and have to downstream of the trailing edge. Detaillierte Parameterstudien hierzu sind von Herr, M., and Dobrzynski, W.: ”Experimental Investigations in Low-Noise Trailing-Edge Design”, AIAA-Journal, 43, 6, (2005), S. 1167–1175, Juni 2005 durchgeführt worden. Detailed parameter studies in this area are by Mr. M., and Dobrzynski, W .: "Experimental Investigations in Low-Noise Trailing-Edge Design", AIAA Journal, 43, 6, (2005), pp 1167-1175, June 2005 conducted been. Insbesondere haben auch nicht flexible Borsten einen Minderungserfolg erbracht. In particular, non-flexible bristles have furnished a reduction success. Die Hauptwirkung der Borsten wird in einer graduellen Dämpfung der turbulenten Geschwindigkeitsschwankungen in Strömungsrichtung vermutet. The main effect of the bristles is suspected in a gradual damping of turbulent velocity fluctuations in the flow direction. Eine ähnliche Lärmminderung ist auch mit Bauteilen, die zumindest teilweise aus porösen Materialien ausgeführt worden, wie etwa an der Landeklappenseitenkante oder der turbulent angeströmten Klappenvorderkante erreicht worden. A similar noise reduction is also with components that have been at least partially made of porous materials, such as has been achieved at the landing flap side edge or turbulent flow is leading edge flaps.
  • [0007] [0007]
    Bedingte Erfolge wurden auch mit gezackten Hinterkanten, wie sie aus der Conditional successes were with serrated trailing edge, as they result from the US 5 088 665 A US 5,088,665 A bekannt sind, erzielt. are known, achieved.
  • [0008] [0008]
    Eine Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der An arrangement of an aerodynamic structure in a flow having the features of the preamble of claim 1 is known from EP 1 112 928 A2 EP 1112928 A2 bekannt. known. Hier ist die Hinterkante gegenüber dem in Strömungsrichtung davor liegenden Profil des Bauteils zur Unterdruckseite hin abgewinkelt oder verdickt. Here, the trailing edge is angled towards opposite the front of it in the direction of flow profile of the component to the vacuum side or thickened. Im Bereich der Verdickung sind von der Unterdruckseite her Schlitze eingebracht. In the field of thickener slots are introduced from the negative pressure side. Die Länge der Schlitze soll etwa 3% bis 5% der Profiltiefe des aerodynamischen Bauteils nicht übersteigen. The length of the slots should not exceed about 3% to 5% of the tread depth of the aerodynamic structure. Der Anteil der Schlitztiefe in Bezug auf die Höhe der Hinterkante soll der Wirbelbildung entsprechend abgepasst werden und ein Maß von etwa 8% der Profiltiefe nicht übersteigen. The share of slot depth with respect to the height of the rear edge of the vortex formation can be cut to length for and do not exceed a level of about 8% of the tread depth. Die Schlitze sind längs der Profilkante in vergleichsweise großen Abständen vorgesehen und ihrerseits auch vergleichsweise breit. The slots are provided along the profile edge in comparatively large distances and in turn also comparatively wide. Zur Reduzierung von turbulenzbedingten Kantengeräuschen ist diese Anordnung allerdings weder vorgesehen noch geeignet. To reduce turbulence-induced noise edges of this arrangement, however, is neither intended nor appropriate. Aus der From the EP 1 112 928 A2 EP 1112928 A2 sind auch aerodynamische Bauteile bekannt, bei denen im Bereich der verdickten Hinterkannte makroskopische Schlitze vorgesehen sind, die in Querrichtung überströmt werden. are also aerodynamic components are known in which are macroscopic slots provided in the region of the thickened trailing edge that are flowing in the transverse direction.
  • [0009] [0009]
    Aus der From the DE 1 169 303 B DE 1169303 B ist eine Quertriebsfläche, insbesondere Auftriebsfläche für Luftfahrzeuge, mit Schlitzen bekannt. is known a cross-drive area, especially lifting surface for aircraft with slots. Bei den Schlitzen handelt es sich um solche, die z. B. bei Anordnung von Vorflügeln oder Klappen gebildet werden und die sich in Spannweitenrichtung erstrecken. When the slots is such that z. B. are formed in the arrangement of slats or flaps and extending spanwise. Es handelt sich damit um makroskopische Schlitze, die quer zur Überströmung der Quertriebsfläche ausgerichtet sind. It thus is macroscopic slots oriented transversely to the flow over the cross drive area. Die Schlitzweite der Schlitze nimmt von der Druckseite der Quertriebsfläche auf deren Saugseite hin ab. The slit width of the slots decreases from the pressure side of the transverse drive area on the suction side from back. Die und auf der Druckseite liegenden Einströmöffnungen der Schlitze sind wenigstens über einen Teil ihrer in Spannweitenrichtung verlaufenden Erstreckung durch eine perforierte Fläche abgedeckt, deren Öffnungen einen Querschnitt freigeben, der flächenmäßig größer als der Querschnitt der zugehörigen Ausströmöffnung der Schlitze ist. The and lying on the pressure side inflow openings of the slots are at least covered over part of its extending spanwise extending through a perforated surface, the openings of which share a cross-section which is larger in area than the cross-section of the associated outlet opening of the slits.
  • [0010] [0010]
    Aus der From the DE 434 540 A DE 434 540 A ist ein Flugzeugtragflügel mit senkrecht zu den hinteren und seitlichen Rändern angeordneten Schlitzen bekannt. discloses an aircraft wing with perpendicular to the rear and side edges disposed slots. Die von festem Material gebildeten Schlitze weisen einen sich verjüngenden Querschnitt auf und verlaufen am hinteren Rande des Flugzeugtragflügels von der Mitte unten nach den seitlichen Flügelenden hin oben parallel zur Flugrichtung und an den seitlichen Flügelenden von hinten unten nach vorn oben senkrecht zur Flugrichtung. The slits formed of solid material have a tapered cross-section and extending to the rear edge of the aircraft wing from the center of the bottom to the side wing tips back up parallel to the flight direction and the lateral wing tips of the rear bottom to the top front perpendicular to the direction of flight. Von einer turbulenten Überströmung der derart mit makroskopischen Schlitzen versehenden Hinterkante eines Flugzeugtragflügels ist keine Rede. Of a turbulent flow over the verse with such existing macroscopic slots trailing edge of an aircraft wing is no question.
  • [0011] [0011]
    Aus der From the DE 420 325 A DE 420 325 A ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Randwirbeln an Flugzeug-Tragflächen und dgl. bekannt, bei der im hinteren Teil der Tragflächen in beliebiger Anzahl und Größe in der Bewegungsrichtung sich erstreckende Schlitze vorgesehen sind, von denen ein jeder sich von vorn nach hinten erweitert. is a device for damping of edge vortices on aircraft wings and the like. known, are provided at the rear of the wing in any number and size in the direction of movement extending slots, each of which extends from front to rear. Die in den Abbildungen dieses Dokuments gezeigten Schlitze weisen makroskopische Abmessungen auf. The slots shown in the diagrams in this document have macroscopic dimensions.
  • [0012] [0012]
    Auf der On the DE 248 599 A DE 248 599 A ist eine Tragfläche mit selbsttätigen Stabilisierungseinzeltragflächen für Flugzeuge und dgl. bekannt, bei der der hintere Teil der Tragfläche in mehrere kleinere schwingbare Einzeltragflächen geteilt ist. is a supporting surface with automatic stabilization individual airfoils for airplanes and the like. known, in which the rear part of the supporting surface is divided into several smaller single swingable wings. Die Einzeltragflächen sind durch sich nach hinten erweiternde Schlitze voneinander getrennt und an den nach innen liegenden Kanten einige der Einzeltragflächen mit senkrechten Querwänden versehen. The individual wings are separated by widening back slits apart and fitted at the inboard edges some of the individual wings with vertical transverse walls. Der von unten gegen die Tragfläche ständig auftretende Luftdruck presst die Luft durch die Schlitze nach oben, wodurch die schädliche Wirkung der an den Tragrippen und anderen Widerständen auftretenden Luftwirbel aufgehoben werden soll. The bottom against the mounting surface constantly occurring air pressure forces the air through the vents upward, causing the harmful effects of air turbulence occurring at the support ribs and other resistances should be repealed. Windstöße auf die Tragfläche sollen dadurch abgeschwächt werden, dass die Einzeltragflächen mit den senkrechten Querwänden von einem Seitenwindstoß am wirkungsvollsten getroffen und dem jeweiligen Winddruck entsprechend heruntergebogen werden, wodurch die Luft durch die mehr oder weniger erweiterten Schlitze zwischen den Einzeltragflächen nach unten strömt. Gusts of wind on the wing will be moderated by the individual wings are made most effectively with the vertical transverse walls of a side gust of wind and bent down each wind pressure accordingly so that the air flows through the more or less extended slots between the individual wings down.
  • [0013] [0013]
    Aus der From the US 2003/0201367 A1 US 2003/0201367 A1 ist ein Tragflügel bekannt, der in Spannweitenrichtung verlaufende Schlitze in seiner seine Überdruckseite ausbildenden Hauptseite aufweist. is an airfoil is known which comprises slots extending in the span direction in its its pressure side forming page. Durch die Schlitze soll Luft geführt werden, um Turbulenzen zu verhindern. Through the slots air is to be performed in order to prevent turbulence.
  • [0014] [0014]
    Aus der From the US 2 163 655 A US 2,163,655 A sind Schlitze in einem Tragflügel eines Flugzeugs bekannt, die sich quer zu der Überströmung des Tragflügels erstrecken und eine von der Druckseite auf die Überdruckseite des Tragflügels abnehmende Weite aufweisen. slots are known in a wing of an aircraft, transverse to the flow over the wing extend and have a decreasing width from the pressure side to the pressure side of the airfoil.
  • [0015] [0015]
    Aus der From the WO 03/089295 A2 WO 03/089295 A2 ist es bekannt, die Außenhaut eines aerodynamischen Bauteils mit Schlitzen einer Länge von 100 bis 300 μm und einer Breite von 50 bis 250 μm zu versehen, wobei diese Schlitze in der Überströmungsrichtung des Bauteils ausgerichtet sein können. it is known, the outer skin of an aerodynamic structure with slits of a length of 100 to 300 microns and a width of 50 to 250 microns to be provided, which slots may be oriented in the direction of flow over the component. Über die Schlitze wird mittels eines Unterdruckgenerators Luft aus der Grenzschicht einer Oberfläche des aerodynamischen Bauteils eingesaugt. Via the slots air is sucked from the boundary layer of a surface of the aerodynamic structure by means of a vacuum generator. Die Tiefe der Schlitze erstreckt sich nur über die äußerste Außenhaut des aerodynamischen Bauteils. The depth of the slots extends only over the outermost shell of the aerodynamic structure.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
  • [0016] [0016]
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei der die Schallabstrahlung von der turbulent überströmten Kante deutlich reduziert ist, ohne dass es notwendig ist, die Kante für das Anbringen von Bürsten dicker als aerodynamisch gewünscht auszubilden und Bürsten an der Kante anzubringen bzw. nach ihrem Verschleiß zu ersetzen, wobei eine Bauteilintegration in ein adaptives System keine Nachteile gegenüber einer herkömmlichen Ausführung aufweist und aerodynamische Nachteile beim Einsatz an Auftriebsflächen minimal bleiben. The invention has the object to show an arrangement of an aerodynamic structure in a flow having the features of the preamble of claim 1, wherein the sound radiation of the turbulent flow edge is significantly reduced, without it being necessary to the edge for the attachment of thicker than desired aerodynamic form brushes and install brush at the edge or replace after her wear, a component integration has no disadvantages compared to a conventional design in an adaptive system and aerodynamic disadvantages in the use of lifting surfaces remain minimal.
  • LÖSUNG SOLUTION
  • [0017] [0017]
    Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. According to the invention this object is achieved by an arrangement of an aerodynamic structure in a flow with the features of claim 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der neuen Anordnung sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 definiert. Preferred embodiments of the new arrangement are defined in the dependent claims 2-6.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • [0018] [0018]
    Bei der neuen Anordnung eines aerodynamischen Bauteils in einer Strömung verlaufen die Schlitze im Bereich der turbulent überströmten Kante des aerodynamischen Bauteils durchgängig von der einen Hauptfläche bis an die andere Hauptfläche des Bauteils, die in der Kante aneinander stoßen. In the new arrangement one aerodynamic component in a flow, the slots extend in the region of turbulent flow edge of the aerodynamic structure continuous from the one major surface to the other major surface of the component, which abut one another in the edge. Die Schlitze können im Gegensatz zu Bürsten neben Hinterkanten auch problemlos an anderen turbulent angeströmten Kanten, dh Vorderkanten und seitlich umströmten Kanten (so genannten Seitenkanten) von aerodynamischen Bauteilen vorgesehen werden. The slots can unlike brushed next trailing edge also easily be streamed to other turbulent edges, ie edges front and side edges in flows (so-called side edges) are provided by aerodynamic components. Die Anwendung der Schlitze ist auch nicht nur auf flächenartig auslaufende Kanten mit geringem Zuspitzungswinkel beschränkt, sondern weitgehend beliebig. The application of the slots is not limited only to areally outgoing edges with low Zuspitzungswinkel, but largely arbitrary. Im Gegensatz zu angebrachten Bürsten sind die Schlitze in dem neuen aerodynamischen Bauteil überdies verschleißfrei und wartungsarm. Unlike mounted brush the slots in the new aerodynamic component also free from wear and maintenance. Es ist allenfalls dafür zu sorgen, dass sich die Schlitze nicht durch Verunreinigungen zusetzen. It is at best to ensure that the slots are not clogged by impurities.
  • [0019] [0019]
    Auswirkungen auf die aerodynamischen Leistungen des aerodynamischen Bauteils aufgrund der Schlitze sind nicht zu erwarten, anders als dies aus Orthmann, J.; Effects on the aerodynamic performance of the aerodynamic structure due to the slits are not to be expected, in contrast to this for Orthmann, J .; Wild, J.: ”Auswirkung auf die Aerodynamik durch akustische Maßnahmen an den Tragflächen”; Wild, J .: "effect on the aerodynamics by acoustic measures on the wings"; Vortrag DAGA 2006, TU Braunschweig, im Tagungsband der DAGA 2006 für die aerodynamischen Leistungen eines mit Bürsten versehenen Vorflügels bekannt ist. Lecture DAGA 2006 TU Braunschweig, is known for its aerodynamic performance of a properly brush slat in the Proceedings of the DAGA 2006. Im Gegensatz zu Bürsten mit Borsten oder Nadeln von kreisrundem Querschnitt verbleiben zwischen den Schlitzen Stege mit rechteckigem Querschnitt, deren Kanten eine wohl definierte Oberflächenstromrichtung erzwingen und damit die Freiheitsgrade der unerwünschten turbulenten Strömungsschwankungen einschränken. In contrast to brushes with bristles or needles remain of circular cross-section between the slots webs with rectangular cross-section, the edge force a well-defined surface current direction and limit the degrees of freedom of the undesirable turbulent flow fluctuations.
  • [0020] [0020]
    Überdies wird eine potentiell turbulenzerhöhende, der gewünschten Lärmreduzierung entgegenwirkende rückspringende Stufung beim Übergang der Kante auf Borsten oder Nadeln einer Bürste vermieden. Moreover, a potentially turbulence-who desired noise reduction counteracting recessed gradation in the transition of the edge is avoided bristles of a brush or needles. Dennoch werden die für Bürsten nachgewiesenen Lärmminderungen auch bei dem neuen aerodynamischen Bauteil erzielt. Nevertheless, the proven brushes for noise reductions are also achieved with the new aerodynamic component. Bei Bürsten resultiert die Lärmminderung vermutlich aus der Reibungsdämpfung der turbulenten Strömungsfluktuation in den sehr engen Spalten, die sich als kleinster Abstand zwischen den nebeneinander liegenden Borsten ergeben. When brushing the noise reduction is believed to result from the friction damping of turbulent flow fluctuation in the very narrow columns that are the lowest distance between the adjacent bristles. Die Schlitze in dem neuen aerodynamischen Bauteil erhöhen diese Reibungswirkung durch ihre größere Erstreckung (Schlitzhöhe) zwischen den die Kante bildenden Hauptflächen des aerodynamischen Bauteils. Increase the slots in the new aerodynamic components, this friction effect between the edge forming by their greater extent (slot height) major surfaces of the aerodynamic structure. Ebenso wie Kanten mit Bürsten vermeiden geschlitzte Kanten nicht nur breitbandigen Schall, sondern auch tonale, hiebtonartige Anteile, wie sie z. B. an turbulent überströmten stumpfen Hinterkanten auftreten, weil die Schlitze die Kohärenz der Strömungsschwankungen in Kantenrichtung zerstören. Just as edges with brushes avoid slotted edges not only broadband sound, but also tonal, hiebtonartige share, as they arise, for. Example of turbulent flow blunt trailing edges, because the slots destroy the coherence of the flow fluctuations in the edge direction. Die Schlitze verändern die Gesamtgeometrie der jeweiligen Kante nicht. The slots do not change the overall geometry of the respective edge. Die Form der Kante bleibt insgesamt erhalten, was insbesondere für adaptive Elemente, die Vorflügel, wesentlich sein kann. The shape of the edge remains generally get what particular adaptive elements, the slats can be substantial.
  • [0021] [0021]
    Die Schlitzweite jedes Schlitzes bei der neuen Anordnung ist an jeder Stelle konstant über der jeweilige Schlitzhöhe des Schlitzes. The slit width of each slot in the new arrangement is constant at any point about the respective slot height of the slot. Es sollen hier keine Düseneffekte erzielt werden. There are to be achieved here no jet effects. Vielmehr kommt es auf die Reibung für die turbulenten Strömungsfluktuationen in den Schlitzen an. Rather, it depends on the friction for the turbulent fluctuations in the slots.
  • [0022] [0022]
    Die Schlitze können an der jeweiligen Kante offen sein, so dass die unmittelbare Kante nur durch die zwischen den Schlitzen stehen gelassenen Stege ausgebildet wird. The slots may be open so that the immediate edge is formed only by standing between the slots left bars on each edge. Die Schlitze können an der jeweiligen Kante aber auch geschlossen sein, um die Stabilität der Kante und die Steifigkeit der einzelnen Stege aus dem zwischen den Schlitzen belassenen Material zu erhöhen. The slots may also be closed at the respective edge, in order to increase the stability and the rigidity of the edge of the individual webs between the slots of the untreated material.
  • [0023] [0023]
    Ganz vorzugsweise sind die Schlitze bei dem neuen aerodynamischen Bauteil in der Überströmungsrichtung der turbulent überströmten Kante ausgerichtet. Full preferably the slots are aligned with the new aerodynamic component in the direction of flow over the turbulent flow edge. Sie erreichen so ihren höchsten Wirkungsgrad, weil relevante Anteile der Strömung zwanglos in die Schlitze eintreten, wodurch ihre turbulenten Strömungsfluktuationen gedämpft werden. They achieve their highest efficiency because relevant components of the flow casually enter the slots, whereby its turbulent fluctuations are damped.
  • [0024] [0024]
    Neben der konstanten Schlitzweite über der jeweiligen Schlitzhöhe weisen die Schlitze auch in der Überströmungsrichtung der Kante eine konstante Schlitzweite auf. In addition to the constant slit width on the respective slot height, the slots in the direction of flow over the edge to a constant slit width. Diese Schlitzweite der Schlitze kann konkret zwischen 0,05 mm und 0,5 mm betragen. This slot width of the slots can be concretely between 0.05 mm and 0.5 mm. Sie sollte dabei viel kleiner sein als eine in Kantenrichtung gebildete Korrelationslänge der die Kante überströmenden Turbulenz. It should here be much smaller than an opening formed in the edge direction correlation length of the edge turbulence overflowing.
  • [0025] [0025]
    Die Schlitze sind in der Überströmungsrichtung der Kante parallel zueinander ausgerichtet. The slots are aligned in the direction of the overflow edge parallel to each other. Ein Schlitzabstand der Schlitze untereinander ist nicht größer als das 10-fache, bevorzugt nicht größer als das 5-fache der Schlitzbreite der einzelnen Schlitze. A slot spacing of the slots with each other is not greater than 10 times, preferably not greater than 5 times the slot width of the individual slots. Dabei müssen weder die Schlitzweiten aller Schlitze noch ihre Abstände konstant sein. Neither the slot widths of all slots have their clearances must be constant. Sie können vielmehr an die örtlichen Besonderheiten insbesondere einer längeren Kante angepasst sein. Rather, they may be particularly adapted to the local characteristics of a longer edge.
  • [0026] [0026]
    Von den Schlitzen definierte Schlitzebenen können, müssen aber nicht senkrecht zu den Hauptflächen des Bauteils verlaufen, die an der jeweiligen Kante zusammenstoßen. Defined by the slots slot layers can, but need not be perpendicular to the main surfaces of the component which meet at the respective edge. Ein Winkel zwischen den Schlitzebenen und den kantenbildenden Hauptflächen sollte jedoch mindestens 45° betragen. An angle between the planes and the slit edges forming the main surfaces should be at least 45 °. Eine schräge Anstellung der Schlitzebenen gegenüber den kantenbildenden Hauptflächen ist z. B. dann sinnvoll, wenn hierdurch eine bessere Anpassung an der Richtung der turbulenten Überströmung der Kante erzielt wird. An oblique slot of employment levels towards the edges forming the major surfaces z. B. makes sense that it leads to a better adaptation to the direction of the turbulent flow over the edge is achieved.
  • [0027] [0027]
    Die Schlitzlänge liegt in einem Bereich von 1 bis 10 cm. The slit length is in a range of 1 to 10 cm. In jedem Fall sollte die Schlitzlänge der Schlitze größer sein als, vorzugsweise mehr als doppelt so groß sein wie die Korrelationslänge der Turbulenz entlang der Richtung der Schlitze in den kantenbildenden Hauptflächen des Bauteils. In each case, the slot length of the slots should be larger than, preferably more than twice as large as the correlation length of the vortex along the direction of the slots in the edges forming the main surfaces of the component.
  • [0028] [0028]
    Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the appended claims, the description and the drawings. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Referred to in the introduction to the advantages of features and combinations of several features are merely exemplary and may alternatively or cumulatively without the advantages must be achieved by embodiments of the invention. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Other features include the drawings - to see - in particular, the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another and their relative arrangement and operative connection. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the selected associations of the claims, and is hereby encouraged. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. This also relates to features that are shown in separate drawings or are mentioned in the description. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. These features can also be combined with features of different claims. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Also listed in the claims Features for further embodiments of the invention may be omitted.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • [0029] [0029]
    Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben, dabei zeigt The invention is explained in more detail below with reference to preferred embodiments and described, it shows
  • [0030] [0030]
    1 1 eine perspektivische Ansicht der Hinterkante eines erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils. a perspective view of the trailing edge of an aerodynamic structure according to the invention.
  • [0031] [0031]
    2 2 einen Längsschnitt durch die Hinterkante im Bereich eines Schlitzes gemäß a longitudinal section through the trailing edge in the area of a slot in accordance with 1 1 . ,
  • [0032] [0032]
    3 3 - 5 5 Längsschnitte durch verschiedene Abwandlungen der geschlitzten Hinterkante des erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils gemäß den Longitudinal sections through various modifications of the slotted trailing edge of the aerodynamic structure according to the invention 1 1 und and 2 2 ; ; und and
  • [0033] [0033]
    6 6 eine perspektivische Ansicht einer mit Schlitzen versehenen Seitenkante eines erfindungsgemäßen aerodynamischen Bauteils. a perspective view of a slotted side edge of an aerodynamic component of the invention.
  • FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • [0034] [0034]
    Die in den The in 1 1 und and 2 2 gezeigte Hinterkante trailing edge shown 1 1 eines aerodynamischen Bauteils an aerodynamic structure 2 2 ist mit Schlitzen is provided with slots 3 3 versehen, die in Richtung einer turbulenten Umströmung U der Hinterkante provided that in the direction of a turbulent flow around the trailing edge U 1 1 verlaufen. run. Dabei wird eine Schlitzebene der Schlitze This is a slot plane of the slits 3 3 beschrieben durch einen Richtungsvektor e a der Kantenzu- oder -abströmung und e n , einen über 90° um e a gedrehten Richtungsvektor e k , der entlang der Hinterkante described by a direction vector e of a Kantenzu- or -abströmung and e n, a 90 ° rotated to a direction vector e e k, along the trailing edge 1 1 verläuft. runs. Dabei ist auch eine Verkippung der so definierten Schnittebene E der Schlitze It is also a tilting of the so-defined section plane E of the slots 3 3 um e a von bis zu +/– 45° zulässig, so dass sich der die Schlitzebene definierende Richtungsvektor e n durch eine 45 bis 135° Drehung von e k um e a ergäbe. permitted to e a of up to +/- 45 °, so that the slot plane defining the direction vector e n a 45 ° to 135 ° rotation of e k e would order a. Eine Schlitzweite s der Schlitze ist viel kleiner als die Korrelationslänge der die Hinterkante A slot width s of the slots is much smaller than the correlation length of the trailing edge 1 1 überströmenden Turbulenz in Kantenrichtung e k . overflowing turbulence in the edge direction e k. Für typische Anwendungen liegt sie zwischen 0,05 und 0,5 mm. For typical applications, it is between 0.05 and 0.5 mm. Ein Schlitzabstand a zwischen den einzelnen Schlitzen, der die Breite der zwischen den Schlitzen A slit spacing a between the individual slots, the width of the slots between the 3 3 stehen bleibenden Stege bestimmt, ist möglichst gering zu wählen, dh so gering wie bautechnisch machbar. are remaining lands determined is as low as possible to choose, that is as small as structurally feasible. Zumindest sollte er nicht wesentlich größer als 5- bis 10-mal so groß wie die Schlitzweite s sein. At least it should not be substantially greater than 5- to 10 times as large as the slot width s. Eine Schlitzlänge l sollte deutlich größer als eine Korrelationslänge der die Hinterkante A slot length L should be significantly greater than a correlation length of the trailing edge 1 1 überströmenden Turbulenz in der Strömungsrichtung U sein. overflowing turbulence be in the direction of flow U. Diese Lauflänge entlang der Schlitze This run length along the slots 3 3 wird benötigt, um die turbulenten Fluktuationen graduell abzubauen. is needed to reduce turbulent fluctuations gradually. Das vordere Ende der Schlitze kann, wie in The front end of the slits, as shown in 1 1 und and 2 2 dargestellt ist, senkrecht zu einer der kantenbildenden Hauptflächen is shown, perpendicularly to one of the edges forming the main surfaces 4 4 , . 5 5 des aerodynamischen Bauteils verlaufen, bei der es sich hier um eine Unterdruckseite extend the aerodynamic structure, which is here a vacuum side 14 14 handelt. is. Wie die As the 3 3 und and 4 4 andeuten, kann hier aber auch ein anderer Verlauf vorgesehen sein. suggest, however may also alter the course be provided. So kann jeder Schlitz For each slot 3 3 nach vorne an beiden kantenbildenden Hauptflächen forward on both edges forming the main areas 4 4 und and 5 5 des aerodynamischen Bauteils the aerodynamic structure 2 2 spitz auslaufen. pointed leak. Die Schlitze The slots 3 3 müssen auch nicht bis an die äußerste Hinterkante need not to the extreme trailing edge 1 1 reichen. .-rich Sie können vielmehr vor dieser äußersten Hinterkante Rather, they can before this extreme rear edge 1 1 enden, wie dies in ends, as shown in 5 5 skizziert ist, um den Einfluss der Schlitze is outlined to the influence of the slots 3 3 auf die Stabilität der Hinterkante on the stability of the trailing edge 1 1 zu begrenzen. limit.
  • [0035] [0035]
    6 6 skizziert die erfindungsgemäßen Schlitze outlined slots according to the invention 3 3 an einer Seitenkante on one side edge 6 6 eines aerodynamischen Bauteils an aerodynamic structure 2 2 . , Die Schlitze The slots 3 3 verlaufen hier nicht senkrecht zu der Seitenkante run here is not perpendicular to the side edge 6 6 sondern derart zu der Seitenkante but in such a way to the side edge 6 6 angestellt, wie es der turbulenten Überströmung U der Seitenkante employed as the turbulent flow over the U side edge 6 6 entspricht. corresponds. Bei Bedarf, dh bei auftretender Schallerzeugung aufgrund turbulenter Überströmung könnten die Schlitze If required, ie when occurring sound generation due to turbulent flow over the slots could 3 3 auch in der Vorderkante also in the front edge 7 7 des aerodynamischen Bauteils the aerodynamic structure 2 2 vorgesehen werden. be provided.
  • 1 1
    Hinterkante Trailing edge
    2 2
    Bauteil Component
    3 3
    Schlitz Slot
    4 4
    Hauptfläche Main area
    5 5
    Hauptfläche Main area
    6 6
    Seitenkante Side edge
    7 7
    Vorderkante Leading edge
    14 14
    Unterdruckseite Under pressure side
    15 15
    Überdruckseite Pressure side
Patent Citations
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Classifications
International ClassificationF03D1/06, F01D5/14, F15D1/10, B64C21/02
Cooperative ClassificationF03D1/0675, F05B2260/96, F05D2240/30, F05D2250/182, F05D2250/70, Y02E10/721, B64C21/02, Y02T50/166, F05D2240/304, Y02T50/673, F05D2240/122, F01D5/141, B64C2230/20, B64C2230/22
European ClassificationF01D5/14B, B64C21/02
Legal Events
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30 Apr 2008OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
3 Feb 20118364No opposition during term of opposition